IR NO.B-007
2019.07 常见化合物的红外光谱解析——按官能团分类说明（4）
常见的化合物，按照官能团的不同可以分为如下十大类，其红外光谱特征总结如下：
7.羰基化合物
羰基的吸收在红外光谱中很强，通常位于1800cm-1~1700cm-1之间，易于识别。然而不同物质的羰基吸收位置差别较小，若要判断物质类别的归属，需要同时参考其他振动峰，例如，庚酮、庚醛及庚酸的羰基伸缩振动峰均在1715cm-1附近(参见图1-23~图1~25)。先看醛，其C-H弯曲振动在2780cm-1~2680cm-1之间，这个区域很少有吸收峰，特征很强，很容易就与其他物质区分开来。再看酸，由于酸类物质存在分子间氢键，因此羧酸会在3500cm-1-2500cm-1之间形成一个强宽峰，甲基和亚甲基的伸缩振动峰会被覆盖一部分，看上去会像是在一个大的羟基宽峰上冒出了几个小尖峰(甲基、亚甲基的伸缩振动)，此外，羧酸在1420cm-1附近及1285cm-1附近还有COOH的伸缩/弯曲振动。
酯类化合物的羰基特征吸收峰通常位于1740cm-1附近(见图1-27)，同时结合1350cm-1~1000cm-1附近C-O的伸缩振动峰（强峰），可以认为化合物中含有酯类的官能团；酸酐的羰基位置较高(见图1-26)，在1870cm-1-1720cm-1区域内以双峰形式存在，易于判定；酰胺中C=O的伸缩振动吸收，以及部分
主要基团的红外特征吸收峰 基团振动类型波数（cm-1）波长（μm）强 度 备注 一、烷烃类CH伸 CH伸（反称） CH伸（对称） CH弯（面） C-C伸3000～2843 2972～2880 2882～2843 1490～1350 1250～1140 3.33～ 3.52 3.37～ 3.47 3.49～ 3.52 6.71～ 7.41 8.00～ 8.77 中、 强 中、 强 中、 强 分为反称与对 称 二、烯烃类CH伸 C＝C伸 CH弯（面） CH弯（面外） 单取代 双取代 顺式 反式3100～3000 1695～1630 1430～1290 1010～650 995～985 910～905 730～650 980～965 3.23～ 3.33 5.90～ 6.13 7.00～ 7.75 9.90～ 15.4 10.05～10.15 10.99～11.05 13.70～15.38 10.20～10.36 中、 弱 中 强 强 强 强 强 C＝C＝C为 2000～1925 cm-1 三、炔烃类CH伸 C≡C 伸 CH弯（面） CH弯（面外） ～3300 2270～2100 1260～1245 645～615 ～3.03 4.41～ 4.76 7.94～ 8.03 15.50～16.25 中 中 强 四、取代苯类CH伸 泛频峰 骨架振动（ C C= ν） CH弯（面） CH弯（面外）3100～3000 2000～1667 1600±20 1500±25 1580±10 1450±20 1250～1000 910～665 3.23～ 3.33 5.00～ 6.00 6.25± 0.08 6.67± 0.10 6.33± 0.04 变 弱 强 三、四个峰，特 征 确定取代位置
常见官能团红外光谱的判定方法 1、首先确定羰基的存在与否。 羰基在1640~1820cm -1 区域内产生强吸收峰，往往是谱图中的最强峰，中等宽度。若 上述区域内没有这样的峰，便可知被测物无羰基。若有羰基存在，进一步确定： 饱和脂肪族羰基化合物的 v =o 吸收频率(cm -1) ① 酸基：有-OH 存在，在2500-3300 cm -1 区域内有一个宽的吸收峰。 ② 酰胺：有-NH 存在的酰胺，在 3500cm -1 附近有中等强度吸收，有时呈强度相等的双 峰，为-NH 2型酰胺。伯酰胺在1410 cm -1 还有C-N 的吸收。 ③ 酯：有C-O-C 伸缩振动存在，在 1000~1300cm -1 附近有中等强度吸收。 ④ 酐：在1760 cm -1 和1810 cm -1 附近有两个羰基的强吸收。有 C-O-C 伸缩振动。 ⑤ 醛：与羰基直接相联的氢，其 C-H 的伸缩振动在2750和2850 cm -1 附近有两个弱吸 收。 ⑥ 酮：排除上述情况的羰基，为酮类化合物。 cm -1 有吸收 2、 若无羰基，判断化合物是否为含氧或含氮化合物。 ① 醇和酚：有-OH 存在，在 2500-3300 cm-1区域内有一个宽的吸收峰，同时，又在 1000- 1300 cm -1 区域内有C-O 的强吸收峰； ② 醚：没有-OH 存在，只有 C-O ，在1000-1300 cm-1区域内有强吸收； ③ (伯、仲)胺：有-NH2和-NH-存在，于3500 cm-1附近有中等强度的吸收峰，在 1030-1300 cm-1区域内有C-N 的强吸收。 3、 双键和芳环 ① 烯烃的双键：在1650 cm -1 附近有弱吸收； ② 芳环：在1450-1650 cm-1区域内有中等或较强的吸收，表明为芳环 C=C ;同时还可 以结合3000 cm-1以上处的芳环不饱和 4、 叁键 ① 炔烃叁键：有-C 三C-存在，于 键上，则三C-H 在3300 cm-1附近有 ② 腈类的-C 三N 键：在2250 cm-1附近有个中等强度，尖锐的吸收峰。 5、 硝基：硝基的氮原子上有两个氧，在 1300-1390 cm -1 和1500 - 1600 cm -1 两处各有 一 个强吸收峰。 6、 烷烃：除了在3000 cm -1处的C-H 和1375、1450 cm -1 处的C-H 吸收外，无其它特 征吸收。 7、其它：P=0、S=O 、P — 0、Si — O 等基团和化学键在 吸收带。 C-C —C 的伸缩振动在 1300-1100 C-H 吸收来进行确证。 2150 cm-1 附近有弱而尖的吸收；若有氢直接连接在叁 C-H 的吸收。 1400~800 cm -1处都有很强的
一、数据预处理 （1）中心化变换 （2）归一化处理 （3）正规化处理 （4）标准正态变量校正（标准化处理）（Standard Normal Variate,SNV）（5）数字平滑与滤波（Smooth） （6）导数处理（Derivative） （7）多元散射校正（Multiplicative Scatter Correction,MSC） （8）正交信号校正（OSC） 二、特征的提取与压缩 （1）主成分分析（PCA） （2）马氏距离 三、模式识别（定性分类） （1）基于fisher意义下的线性判别分析（LDA） （2）K-最邻近法（KNN） （3）模型分类方法（SIMCA） （4）支持向量机（SVM） （5）自适应boosting方法（Adaboost） 四、回归分析（定量分析） （1）主成分回归（PCR） （2）偏最小二乘法回归（PLS） （3）支持向量机回归（SVR）
一、数据预处理 （1） 中心化变换 中心化变换的目的是在于改变数据相对于坐标轴的位置。一般都是希望数据集的均值与坐标轴的原点重合。若x ik 表示第i 个样本的第k 个测量数据，很明显这个数据处在数据矩阵中的第i 行第k 列。中心化变换就是从数据矩阵中的每一个元素中减去该元素所在元素所在列的均值的运算： u ik k x x x =- ，其中k x 是n 个样本的均值。 (2) 归一化处理 归一化处理的目的是是数据集中各数据向量具有相同的长度，一般为单位长度。其公式为： 'ik x = 归一化处理能有效去除由于测量值大小不同所导致的数据集的方差，但是也可能会丢失重要的方差。 （3）正规化处理 正规化处理是数据点布满数据空间，常用的正规化处理为区间正规化处理。其处理方法是以原始数据集中的各元素减去所在列的最小值，再除以该列的极差。 min() 'max()min() ik ik k k x xk x x x -= - 该方法可以将量纲不同，范围不同的各种变量表达为值均在0~1范围内的数据。但这种方法对界外值很敏感，若存在界外值，则处理后的所有数据近乎相等。 （4） 标准化处理（SNV ）也称标准正态变量校正 该处理能去除由单位不同所引起的不引人注意的权重，但这种方法对界外点不像区间正规化那样的敏感。标准化处理也称方差归一化。它是将原始数据集各个元素减去该元素所在列的元素的均值再除以该列元素的标准差。 ';ik k ik k k x x x S S -==
红外波谱 分子被激发后，分子中各个原子或基团（化学键）都会产生特征的振动，从而在特点的位置会出现吸收。相同类型的化学键的振动都是非常接近的，总是在某一范围内出现。 整个红外谱图可以分为两个区，4000~1350区是由伸缩振动所产生的吸收带，光谱比较简单但具有强烈的特征性，1350~650处指纹区。
通常，4000~2500 处高波数端，有与折合质量小的氢原子相结合的官能团O-H, N-H, C-H, S-H 键的伸缩振动吸收带，在2500-1900 波数范围内常常出现力常数大的三件、累积双键如：- y, - gN, -C=C=C-,-C=C=O,-N=C=O等的伸缩振动吸收带。在1900以下的波数端有 -C=C-, -C=O, -C=N-, -C=O 等的伸缩振动以及芳环的骨架振动。 1350~650指纹区处，有C-O, C-X的伸缩振动以及C-C的骨架振动，还有力常数较小的弯曲振动产生的吸收峰, 因此光谱非常复杂。该区域各峰的吸收位置受整体分子结构的影响较大, 分子结构稍有不同, 吸收也会有细微的差别, 所以指纹区对于用已知物来鉴别未知物十分重要。
有机化学有机化合物红外吸收光谱 C伸缩振动，S面内弯曲振动，丫面外弯曲振动 一、烷烃 饱和烷烃IR光谱主要由C-H键的骨架振动所引起，而其中以C-H键的伸缩振动最为有用。在确定分子结构时，也常借助于C-H键的变形振动和C-C键骨架振动吸收。烷烃有下列四种振动吸收。 1、（T C-H在2975—2845 cm-1范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对称 伸缩振动 2、S C-H在1460 cm-1和1380 cm-1处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基C-H 的（T as,后者归因于甲基C-H的（T s。1380 cm-1峰对结构敏感，对于识别甲基很有用。共存基团的电负性对1380 cm-1峰位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高波数区，例如，在CH3F中此峰移至1475 cm-1。 异丙基1380 cm-1裂分为两个强度几乎相等的两个峰1385 cm-1、1375 cm-1 1 1 1 叔丁基1380 cm 裂分1395 cm 、1370cm两个峰，后者强度差不多是前者 的两倍，在1250 cm-1、1200 cm-1附近出现两个中等强度的骨架振动。 3、（T C-C在1250—800 cm-1范围内，因特征性不强，用处不大。 4、丫C-H分子中具有一（CH2）n—链节，n大于或等于4时，在722 cm-1有一个弱吸收峰，随着CH2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断分子链的长短。 二、烯烃 烯烃中的特征峰由C=C-H键的伸缩振动以及C=C-H键的变形振动所引起。烯烃分子主要有三种特征吸收。 1、（T C=C-H烯烃双键上的C-H键伸缩振动波数在3000 cm-1以上，末端双键氢 \ 1 zC=CH 2 在3075—3090 cm 有强峰最易识别。 2、（T C=C吸收峰的位置在1670—1620 cm-1。随着取代基的不同，c C=C吸收峰的位置有所不同，强度也发生变化。 3、S C=C-H烯烃双键上的C-H键面内弯曲振动在1500—1000 cm-1,对结构不敏感，用途较少；而面外摇摆振动吸收最有用，在1000- 700 cm-1范围内，该振动对结构敏感，其吸收
仲酰胺 -CONH- 仲酰胺仲C=O与NH可以分别位于分子键的同侧或异测，因而有顺式和反式之别，顺式比反式频率低，由于含量不同，两峰强度可能相差较大 NH 3500~3400 反式 3460~3400 顺式 3440~3420 顺式和反式 3100~3070 NH2平面变角振动的倍频 C=O 1700~1670 酰胺吸收带1，当N上有吸电子取代基时，C-O 频率向高频位移δN-H 键状 1550 ~1510 环状 1430 酰胺吸收带2 C-N 1260 酰胺吸收带3 γN-H 700 酰胺吸收带4 氮氮双键 烷基偶氮化合物 1575~1555 v N=N伸缩 反式芳香偶氮化合物 1440~1410 弱 N=N伸缩 顺式芳香偶氮化合物约1510 弱 N=N伸缩 芳烃 芳烃=C-H 和环C=C伸缩振动 =C-H 3080~3010 m 出现一组谱峰（3-4个）=C-H -C=C- 1625~1590 v 通常在大约1600处 1590~1575 v 若共轭在1580出现强谱带 1520~1470 v 有吸电子基团取代时通常在大约1470，有给电子基团取代时 通常在大约1510 1465~1430 v 芳环上=C-H非平面变角振动频率 1，4-二取代 860-800 vs 羟基 羟基O-H伸缩振动 游离O-H 3670~3580 v 尖峰，OH伸缩 氢键缔合O-H 3550~3230 m-s 通常峰形宽，振动频率与浓度有关（分子间） 氢键缔合O-H 3590~3400 v 通常峰形窄，振动频率与浓度无关（分子内） 螯合O-H 3200~2500 v 通常峰形宽，振动频率与浓度无关 羟基O-H变形振动 伯、伯醇 1350~1260 s 面内变形 叔醇 1410~1310 s 面内变形 醇 700~600 宽，面外变形 羧基
引言 近红外是指波长在780nm～2526nm范围内的光线，是人们认识最早的非可见光区域。习惯上又将近红外光划分为近红外短波（780nm～1100nm）和长波（1100 nm～2526 nm）两个区域.近红外光谱（Near Infrared Reflectance Spectroscopy，简称NIRS）分析技术是一项新的无损检测技术，能够高效、快速、准确地对固体、液体、粉末状等有机物样品的物理、力学和化学性质等进行无损检测。它综合运用了现代计算机技术、光谱分析技术、数理统计以及化学计量学等多个学科的最新研究果，并使之融为一体，以其独有的特点在很多领域如农业、石油、食品、生物化工、制药及临床医学等得到了广泛应用，在产品质量分析、在线检测、工艺控制等方面也获得了较大成功。近红外光谱分析技术的数据处理主要涉及两个方面的内容：一是光谱预处理方法的研究，目的是针对特定的样品体系，通过对光谱的适当处理，减弱和消除各种非目标因素对光谱的影响，净化谱图信息，为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠定基础；二是近红外光谱定性和定量方法的研究，目的在于建立稳定、可靠的定性或定量分析模型，并最终确定未知样品和对其定量。 1工作原理 近红外光谱区主要为含氢基团X-H（X=O,N,S,单健C,双健C,三健C等）的倍频和合频吸收区，物质的近红外光谱是其各基团振动的倍频和合频的综合吸收表现，包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。因为不同的有机物含有不同的基团，而不同的基团在不同化学环境中对近红外光的吸收波长不同，因此近红外光谱可以作为获取信息的一种有效载体。近红外光谱分析技术是利用被测物质在其近红外光谱区内的光学特性快速估测一项或多项化学成分含量。被测样品的光谱特征是多种组分的反射光谱的综合表现，各组分含量的测定基于各组分最佳波长的选择，按照式(1)回归方程自动测定结果：组分含量＝C0＋C1(Dp)1＋C2(Dp)2＋…＋Ck(Dp)k(1)式中：C0～k为多元线性回归系数；(Dp)1～k为各组分最佳波长的反射光密度值（D＝－lgp，p为反射比）。该方程准确的反映了定标范围内一系列样品的测定结果，与实验室常规测定法之间的标准偏差SE为：SE＝[Σ(y－x)2/(n－1)]1/2(2)式中：x表示实验室常规法测定值，y表示近红外光 谱法测值，n为样品数。 2光谱数据的预处理 仪器采集的原始光谱中除包含与样品组成有关的信息外，同时也包含来自各方面因素所产生的噪音信号。这些噪音信号会对谱图信息产生干扰，有些情况下还非常严重，从而影响校正模型的建立和对未知样品组成或性质的预测。因此，光谱数据预处理主要解决光谱噪音的滤除、数据的筛选、光谱范围的优化及消除其他因素对数据信息的影响，为下步校正模型的建立和未知样品的准确预测打下基础。常用的数据预处理方法有光谱数据的平滑、基线校正、求导、归一化处理等。 2.1数据平滑处理 信号平滑是消除噪声最常用的一种方法，其基本假设是光谱含有的噪声为零均随机白噪声，若多次测量取平均值可降低噪声提高信噪比。平滑处理常用方法有邻近点比较法、移动平均法、指数平均法等。 2.1.1邻近点比较法 对于许多干扰性的脉冲信号，将每一个数据点和它旁边邻近的数据点的
相关峰是指一组相互依存，相互佐证的吸收峰。一个基团有数种振动形式，每种红外活性的振动都通常相应给出一个吸收峰。如芳环化合物相关峰有五种振动形式：、泛频区、、和，可作为佐证苯环存在的依据。 第二节有机药物的典型红外吸收光谱 一、脂肪烃类化合物 （一）烷烃类化合物 烷烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）和面内弯曲振动（）吸收峰。 1．：在3000 cm-1~ 2845 cm-1范围内出现强的多重峰。 —CH3：2 970 cm-1~2 940 cm-1(s)，2 875 cm-1~2 865 cm-1 (m)。甲氧基中的甲基，由于氧原子的影响，一般在2 830 cm-1附近出现尖锐而中等强度的吸收峰。—CH2—：2 932 cm-1~2 920 cm-1 (s)，2 855 cm-1~2 850 cm-1 (s)，环烷烃、与卤素等相连接的—CH2 向高频区移动。 —CH—：在2 890 cm-1附近，但通常被—CH3和—CH2—的伸缩振动所掩盖。2．：面内弯曲振动出现在1 490 cm-1~1 350 cm-1。 —CH3：~ 1 450 cm-1 (m)，~ 1 380 cm-1 (s)，峰的出现是化合物中存在甲基的证明。当化合物中存在有—CH(CH3)2或—C(CH3)3时，由于振动偶合，1380 cm-1峰发生分裂，出现双峰。 —CH2—：~ 1 465 cm-1 (m)。 3．：在有—(CH2)n—直链结构的化合物中，—CH2—的面内摇摆（）在810 cm-1～720 cm-1内变化，n越大，越小，当n>4时，—CH2—的在720 cm-1。（二）烯烃类化合物 烯烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）、碳—碳伸缩振动（）和碳—氢面外弯曲振动（）吸收峰。 1．：出现在3 100 cm-1~3 010 cm-1范围内，强度都很弱。 2．：非共轭发生在1 680 cm-1~1 620 cm-1，强度较弱；共轭向低频方向移动，发生在1 600 cm-1附近，强度增大。 3．：出现在990 cm-1~690 cm-1范围内，强度较强，它可以用来判断双键上的取代个数、取代位置、类型及顺反异构，是烯烃类化合物结构确定最有价值的振动形式（见附录）。 4.在环状烯烃中, 随着环元素的减少，环张力增加, 环外双键振动频率增加；而环内双键振动频率减小，环丁烯达最小，环元素继续减少，振动频率反而增加。 （三）炔烃类化合物 炔烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有和吸收峰。 1．：发生在3 360 cm-1~3 300 cm-1，吸收峰强且尖锐。 2．：发生在2 260 cm-1~2 100 cm-1区域内; ：在2 140 cm-1~2 100 cm-1；：在2 260 cm-1~2 190 cm-1。 正辛烷、1—辛烯、1—辛炔的红外光谱见图2-5 二、芳香烃类化合物 芳香族化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有、、泛频区、和。
MV_RR_CNJ_0001傅里叶变换红外光谱方法通则 1. 傅里叶变换红外光谱方法通则说明 编号JY/T 001—1996 名称 (中文)傅里叶变换红外光谱方法通则 (英文)General rules for Fourier transform infrared spectrometer 归口单位国家教育委员会 起草单位国家教育委员会 主要起草人胡克良 林 水水 批准日期 1997年1月22日 实施日期 1997年4月1日 替代规程号无 适用范围本通则规定了傅里叶变换红外光谱仪近红外、中红外、远红外波 段的定性、定量分析方法。适用于各种类型的傅里叶变换红外光谱仪。 主要技术要求1定义 2方法原理 3试剂、材料 4仪器 5样品和制样方法 6分析步骤 7分析结果表述 是否分级无 检定周期(年) 附录数目 4 出版单位科学技术文献出版社 检定用标准物质 相关技术文件 备注 2. 傅里叶变换红外光谱方法通则的摘要 本通则规定了傅里叶变换红外光谱仪近红外、中红外、远红外波段的定性、定量分析方法。适用于各种类型的傅里叶变换红外光谱仪。 3 定义 本通则采用如下定义。 3.1迈克尔逊干涉仪 Mechelson Interferometer 由相互垂直的动镜、固定镜和分束器组成，移动动镜能产生明暗相间的干涉条纹。
3.2干涉图 Interferogram 一般指由干涉仪产生的明暗相间的干涉条纹，在傅里叶红外光谱仪(以下简称FTIR)中指由迈克尔逊干涉仪获得的光源的复合光干涉图，其形态是零光程差极大、两边迅速衰减的对称图形，干涉图包含了入射光源光谱的全部信息。 3.3分束器 Beamsplite 为一半透膜，它可使入射光50％透射，50％反射。 3.4傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) Fourier Transform Infrared Spectrometer 利用干涉调频技术和傅里叶变换方法获得物质红外光谱的仪器。 3.5衰减全反射(ATR) Attenuated Total Reflectance 红外光以大于临界角入射到紧贴在样品表面的高折光指数晶体时，由于样品折光指数低于晶体，发生全反射，红外光只进入极浅的表层，只有某些频率入射光被吸收，另一些则被反射，测量这一被衰减了的辐射就得到样品的衰减全反射光谱。 3.6漫反射(DIR) Diffuse Reflection 光束入射到粉末状晶体样品时，会产生表面反射、透射、晶体内反射等多重反射，不同方向反射光使样品产生了多向辐射光，即为漫反射，由漫反射技术得到的红外光谱称为红外漫反射光谱。 3.7镜反射(MR) Mirror Reflectance 在平整的样品表面入射光不能透过样品时，光以一定角度入射到样品表面会产生反射，这种测谱方法称之为镜反射。 3.8红外发射光谱(EMP) Infrared Emission Spectroscopy 样品被加热时产生红外辐射，测量其红外辐射，即为红外发射光谱。 3.9气相色谱-傅里叶变换红外光谱联用技术(GC/FTIR) Gas Chromatography－Fourier Transform Infrared Spectrometer 把气相色谱仪通过接口与傅里叶变换红外光谱仪相连，利用气相色谱的高效分离功能和傅里叶变换红外光谱的结构分析能力，对混合物进行分析鉴定的技术。 3.10高效液相色谱－傅里叶变换红外光谱联用技术(HPLC/FTIR) High Performance Liquid Chromatography－Fourier Transform Infrared Spectrometer 把液相色谱仪通过接口与傅里叶变换红外光谱仪相连，利用液相色谱的高效分离功能和傅里叶变换红外光谱的结构分析能力，对混合物进行分析鉴定的技术。 3.11傅里叶变换红外光声光谱(PAS/FTIR) Fourier Transform Infrared Photoacoustic Spectroscopy 调制的红外光入射到置于密封光声池中的样品上，样品选择性吸收红外光表面被加热引起表面空气层振动产生声波，声波为微音放大器接收转换为红外吸收信号，称为傅里叶变换红外光声光谱。 3.12傅里叶变换显微红外(MIC/FTIR) Fourier Transform Infrared Microscopy 利用红外显微镜测量微量样品或样品微区的傅里叶变换红外光谱，称为傅里叶变换显微红外。 3.13傅里叶变换高压红外(HP/FTIR) High Pressure Fourier Transform Infrared Spectrometer 使用特殊材料制成的高压样品池，把样品在高压下制样测量，获得样品傅里叶变换红外光谱。 3.14傅里叶变换红外拉曼光谱(Raman/FTIR) Fourier Transform Infrared Raman Spectroscopy 用激光束照射样品产生喇曼散射，喇曼散射光为傅里叶变换光谱仪接收检测，获得的光谱称为傅里叶变换喇曼光谱。
尼高力红外光谱仪应用软件"Omnic6.0"使用指南 Omnic软件使用指南 1． Omnic与系统 Omnic是Nicolet公司的在PC机使用最广泛的窗口软件平台上运行的红外软件，从开始在Windows3.1上运行的版本的 1.0到目前的 6.1a，现行的的操作系统Windows98/Me/NT/2000/XP都支持。EZ-Omnic是简化的软件，一方面价格比较低，同时更加简明，容易掌握，虽然功能比较简单，仍可以满足先当部分用户的需求。 使用的仪器通讯接口有：LTP(并行口)或PCI卡，部分早一些的仪器使用ISA卡。 2．文件结构 Omnic 6.0以上版本的缺省的文件分别存在于三个目录中：C:\My Documents\Omnic,在其子目录中分门别类地存放数据与参数等文件，如Spectra存光谱，Param中存设置参数,Quant存定量方法；C:\Program Files\Omnic,存有驱动与程序文件等,系统的卸载命令在它的子目录Uninstall中；C:\MyDocument\Omnic\Lib,存放谱库，包括购买和自建的谱库。 软件安装的应用程序除了Omnic外还有Bench Diagnostics,这是一个在系统发生故障时进行判断的重要命令，能够检查从接口卡到仪器的各个重要部件。它们与PDF文件一起置于Thermo Nicolet程序组中， 3．启动Omnic软件 使用下列方法之一启动Omnic 红外软件系统： 1．在Windows98等的桌面上双击（或者） 2．从Srart→Program→Thermo Nicolet→Omnic(或者从Srart→Program→Omnic5.0→) 3．其他，如Win98中的快捷方式启动。 4． Omnic显示面板： 1． Omnic是一种与窗口软件充分兼容的软件，可以显示一个或多个显示窗口，当显示多个窗口时可以选择平铺（Tile）或层叠（Cascade）方式，但其中只有一个是活动窗口（被选中的）。光谱图可以在窗口间拖动、复制与粘贴，而且可以把复制的光谱图直接粘贴到其他应用程序的文本文件中，为发表文章或书写报告带来方便。 2．在每个显示窗口中，可以显示一个到多个光谱图，最后加入的光谱是自动被选中的，缺省颜色是红色。有些对光谱进行进一步处理时需要或可以同时处理多个光谱。需要有多个被选中的光谱时，通过按住Ctrl或Shift键操作鼠标来增减被选中光谱。 3．标题框在光谱窗口的上面，标题内容为人工输入，或根据使用的需要，通过“选项”中所设定的方式中适当选择自动生成。 4．按“信息按钮”或双击“标题框”中的标题，打开“选中”光谱的采集和数据处理记录的窗口，在其中的注释（Comment）等若干框中，可以输入文字信息，这些信息可以随同谱图一起打印，其它的记录为非编辑内容。 5．当显示多个光谱图时，按“标题框”右边的箭头，显示出所有谱图的标题表。用鼠标击标题表（选中）后，用键盘上的箭头键可以改变被选中的光谱，同时可以编辑被选中的光
红外各基团特征峰对照表 一、红外吸收光谱中的重要区段： 1) O-H、N-H伸缩振动区(3750~3000 cm-1) 2) 不饱和碳上的C-H伸缩振动区(3300~3000 cm-1) 不饱和碳(三键和双键、苯环)上的C-H的伸缩振动在3300~3000 cm-1区域中出现不同的吸收峰。 3) C-H伸缩振动区(3000~2700 cm-1) 饱和碳上的C-H伸缩振动(包括醛基上的C-H) 4) 叁键和累积双键区(2400~2100 cm-1) 波数在2400~2100 cm-1区域内的谱带较少。 5) 羰基的伸缩振动区(1900~1650 cm-1) 羰基的吸收最常见出现的区域为1755~1670 cm-1。由于羰基的电偶极矩较大，一般吸收都很强烈，常成为IR光谱中的第一强峰。 6) 双键伸缩振动区(1690~1500 cm-1) 该区主要包括C=C，C=N，N=N，N=O等的伸缩振动以及苯环的骨架振动(σC=C)。 7) X-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动区(1475~1000 cm-1) 这个区域主要包括C-H面内弯曲振动, C-O、C-X(卤素)等伸缩振动, 以及C-C 单键骨架振动等。该区域是指纹区的一部分。 8) C-H面外弯曲振动区（1000~650 cm-1） 烯烃、芳烃的C-H面外弯曲振动（σC-H）在1000~650 cm-1区。苯环邻二取代：770~735cm-1；苯环间二取代：710~690、810~750cm-1；苯环对二取代：830~810cm-1 具体对照表如下所示： （其中：VS：很强；W：弱；S：强；VW：很弱；m：中等；w：宽） 1、O-H、
近红外光谱分析技术的数据处理方法
引言 近红外是指波长在780nm～2526nm范围内的光线，是人们认识最早的非可见光区域。习惯上又将近红外光划分为近红外短波（780nm～1100nm）和长波（1100 nm～2526 nm）两个区域.近红外光谱（Near Infrared Reflectance Spectroscopy，简称NIRS）分析技术是一项新的无损检测技术，能够高效、快速、准确地对固体、液体、粉末状等有机物样品的物理、力学和化学性质等进行无损检测。它综合运用了现代计算机技术、光谱分析技术、数理统计以及化学计量学等多个学科的最新研究果，并使之融为一体，以其独有的特点在很多领域如农业、石油、食品、生物化工、制药及临床医学等得到了广泛应用，在产品质量分析、在线检测、工艺控制等方面也获得了较大成功。近红外光谱分析技术的数据处理主要涉及两个方面的内容：一是光谱预处理方法的研究，目的是针对特定的样品体系，通过对光谱的适当处理，减弱和消除各种非目标因素对光谱的影响，净化谱图信息，为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠定基础；二是近红外光谱定性和定量方法的研究，目的在于建立稳定、可靠的定性或定量分析模型，并最终确定未知样品和对其定量。 1工作原理 近红外光谱区主要为含氢基团X-H（X=O,N,S,单健C,双健C,三健C等）的倍频和合频吸收区，物质的近红外光谱是其各基团振动的倍频和合频的综合吸收表现，包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。因为不同的有机物含有不同的基团，而不同的基团在不同化学环境中对近红外光的吸收波长不同，因此近红外光谱可以作为获取信息的一种有效载体。近红外光谱分析技术是利用被测物质在其近红外光谱区内的光学特性快速估测一项或多项化学成分含量。被测样品的光谱特征是多种组分的反射光谱的综合表现，各组分含量的测定基于各组分最佳波长的选择，按照式(1)回归方程自动测定结果：组分含量＝C0＋C1(Dp)1＋C2(Dp)2＋…＋Ck(Dp)k(1)式中：C0～k为多元线性回归系数；(Dp)1～k为各组分最佳波长的反射光密度值（D＝－lgp，p为反射比）。该方程准确的反映了定标范围内一系列样品的测定结果，与实验室常规测定法之间的标准偏差SE为：SE＝[Σ(y－x)2/(n－1)]1/2(2)式中：x表示实验室常规法测定值，y表示近红外光 谱法测值，n为样品数。 2光谱数据的预处理 仪器采集的原始光谱中除包含与样品组成有关的信息外，同时也包含来自各方面因素所产生的噪音信号。这些噪音信号会对谱图信息产生干扰，有些情况下还非常严重，从而影响校正模型的建立和对未知样品组成或性质的预测。因此，光谱数据预处理主要解决光谱噪音的滤除、数据的筛选、光谱范围的优化及消除其他因素对数据信息的影响，为下步校正模型的建立和未知样品的准确预测打下基础。常用的数据预处理方法有光谱数据的平滑、基线校正、求导、归一化处理等。 2.1数据平滑处理 信号平滑是消除噪声最常用的一种方法，其基本假设是光谱含有的噪声为零均随机白噪声，若多次测量取平均值可降低噪声提高信噪比。平滑处理常用方法有邻近点比较法、移动平均法、指数平均法等。 2.1.1邻近点比较法
红外识谱图看似复杂，其实也有规律可循，试试这个口诀，说不定也是一种方法。 红外可分远中近，中红特征指纹区，1300来分界，注意横轴划分异。 看图要知红外仪，弄清物态液固气。样品来源制样法，物化性能多联系。 识图先学饱和烃，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。 1470碳氢弯，1380甲基显。二个甲基同一碳，1380分二半。面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。 烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。化合物，又键偏，～1650会出现。烯氢面外易变形，1000以下有强峰。910端基氢，再有一氢990。顺式二氢690，反式移至970； 单氢出峰820，干扰顺式难确定。炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。芳烃呼吸很特征，1600～1430。1650～2000，取代方式区分明。900～650，面外弯曲定芳氢。 五氢吸收有两峰，700和750；四氢只有750，二氢相邻830；间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢 醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇显，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。1110醚链伸，注意排除酯酸醇。若与π键紧相连，二个吸收要看准， 1050对称峰，1250反对称。苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。次甲基二氧连苯环，930处有强峰， 环氧乙烷有三峰，1260环振动，九百上下反对称，八百左右最特征。 缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。酸酐也有C－O键，开链环酐有区别， 开链强宽一千一，环酐移至1250。羰基伸展一千七，2720定醛基。 吸电效应波数高，共轭则向低频移。张力促使振动快，环外双键可类比。 二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，920，钝峰显，羧基可定二聚酸、 酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。 羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰，1600反对称，1400对称峰。 1740酯羰基，何酸可看碳氧展。1180甲酸酯，1190是丙酸， 1220乙酸酯，1250芳香酸。1600兔耳峰，常为邻苯二甲酸。 氮氢伸展三千四，每氢一峰很分明。羰基伸展酰胺I，1660有强峰； N－H变形酰胺II，1600分伯仲。伯胺频高易重叠，仲酰固态1550； 碳氮伸展酰胺III，1400强峰显。胺尖常有干扰见，N－H伸展三千三， 叔胺无峰仲胺单，伯胺双峰小而尖。1600碳氢弯，芳香仲胺千五偏。 八百左右面内摇，确定最好变成盐。伸展弯曲互靠近，伯胺盐三千强峰宽， 仲胺盐、叔胺盐，2700上下可分辨，亚胺盐，更可怜，2000左右才可见。 硝基伸缩吸收大，相连基团可弄清。1350、1500，分为对称反对称。 氨基酸，成内盐，3100～2100峰形宽。1600、1400酸根展，1630、1510碳氢弯。 盐酸盐，羧基显，钠盐蛋白三千三。矿物组成杂而乱，振动光谱远红端。 钝盐类，较简单，吸收峰，少而宽。注意羟基水和铵，先记几种普通盐。 1100是硫酸根，1380硝酸盐，1450碳酸根，一千左右看磷酸。 硅酸盐，一峰宽，1000真壮观。勤学苦练多实践，红外识谱不算难 1.红外光谱法的一般特点 特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大 2.对样品的要求 ①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格 ?这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照 ?多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析 ②试样不应含水（结晶水或游离水） 水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理 ③试样浓度和厚度要适当
主要官能团的红外光谱区域范围 相关峰是指一组相互依存，相互佐证的吸收峰。一个基团有数种振动形式，每种红外活性的振动都通常相应给出一个吸收峰。如芳环化合物相关峰有五种振动形式：、泛频区、、和，可作为佐证苯环存在的依据。 第二节有机药物的典型红外吸收光谱 一、脂肪烃类化合物 （一）烷烃类化合物 烷烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）和面内弯曲振动（）吸收峰。 1．：在3000 cm-1~ 2845 cm-1范围内出现强的多重峰。 —CH3：2 970 cm-1~2 940 cm-1(s)，2 875 cm-1~2 865 cm-1 (m)。甲氧基中的甲基，由于氧原子的影响，一般在2 830 cm-1附近出现尖锐而中等强度的吸收峰。 —CH2—：2 932 cm-1~2 920 cm-1 (s)，2 855 cm-1~2 850 cm-1 (s)，环烷烃、与卤素等相连接的—CH2 向高频区移动。 —CH—：在2 890 cm-1附近，但通常被—CH3和—CH2—的伸缩振动所掩盖。 2．：面内弯曲振动出现在1 490 cm-1~1 350 cm-1。 —CH3：~ 1 450 cm-1 (m)，~ 1 380 cm-1 (s)，峰的出现是化合物中存在甲基的证明。当化合物中存在有—CH(CH3)2或—C(CH3)3时，由于振动偶合，1380 cm-1峰发生分裂，出现双峰。 —CH2—：~ 1 465 cm-1 (m)。 3．：在有—(CH2)n—直链结构的化合物中，—CH2—的面内摇摆（）在810 cm-1～720 cm-1内变化，n越大，越小，当n>4时，—CH2—的在720 cm-1。 （二）烯烃类化合物 烯烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）、碳—碳伸缩振动（）和碳—氢面外弯曲振动（）吸收峰。 1．：出现在3 100 cm-1~3 010 cm-1范围内，强度都很弱。 2．：非共轭发生在1 680 cm-1~1 620 cm-1，强度较弱；共轭向低频方向移动，发生在1 600 cm-1附近，强度增大。 3．：出现在990 cm-1~690 cm-1范围内，强度较强，它可以用来判断双键上的取代个数、取代位置、类型及顺反异构，是烯烃类化合物结构确定最有价值的振动形式（见附录）。4.在环状烯烃中, 随着环元素的减少，环张力增加, 环外双键振动频率增加；而环内双键振动频率减小，环丁烯达最小，环元素继续减少，振动频率反而增加。 （三）炔烃类化合物 炔烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有和吸收峰。 1．：发生在3 360 cm-1~3 300 cm-1，吸收峰强且尖锐。 2．：发生在2 260 cm-1~2 100 cm-1区域内; ：在2 140 cm-1~2 100 cm-1；：在2 260 cm-1~2 190 cm-1。 正辛烷、1—辛烯、1—辛炔的红外光谱见图2-5 二、芳香烃类化合物 芳香族化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有、、泛频区、和。 1．：苯环的=CH伸缩振动通常发生在3 030 cm-1，中等强度。 2．苯环的骨架振动（）：在1 650 cm-1~1 450 cm-1范围内出现多个吸收，其中~1 600 cm-1和~1 500 cm-1的两吸收最为重要。未与取代基共轭，~1 600 cm-1和~1 500 cm-1；共轭后除
1.聚乙烯薄膜红外吸收光谱图 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0 5.81015 20 25303540455055 606570758084.3cm-1 %T 2919.81 2850.54 1463.81 719.39 聚乙烯薄膜红外吸收光谱图上的主要吸收峰的归属如下： 3. 聚氯乙烯（PVC ）液膜红外光谱图 4000.036003200280024002000 1800 1600140012001000800600450.0 95.5 979899100101102103104105106107108109110111112113114 115116116.7cm-1 %T 3744.60 2973.42 2911.02 2868.00 1772.07 1604.13 1434.65 1426.31 1332.82 1254.52 1197.70 1065.15 965.78 913.67 834.62 696.96 614.91 在600~800cm -1 出现的强而宽的谱带是C —Cl 的伸缩振动谱带。在965.78cm -1 有＝CH 2 面内摇摆谱带，在1065.15cm -1 有C —C 伸缩振动谱带。
2. 苯甲酸红外吸收光谱图 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0 74.180 85 90 95 100 105 110 115 119.3cm-1 %T 3686.58 3055.81 2850.08 1915.08 1703.65 1583.76 1451.07 1397.51 1320.41 1290.15 1179.02 1100.63 1025.50 932.78 801.35 715.58 706.54 684.91 665.16 552.96508.82 476.92 苯甲酸分子中各原子基团的基频峰如下图： 苯甲酸红外吸收标准光谱图